JP4666546B2 - 加圧装置とこれを用いたバンプボンディング装置、貼り付け装置、及び圧着装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧対象物を挟み込んだ状態で、加圧対象物の加圧、又は加熱処理を併用した加圧を行うバンプボンディング装置等の加圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧対象物を挟み込んだ状態で、加圧対象物の加圧、または加熱処理を併用した加圧を行う加圧装置として、バンプボンディング装置を例にして説明する。従来から、ＩＣ（半導体集積回路）関連のワイヤボンディング技術を応用して、金バンプをフリップチップＩＣの電極パッド部に超音波接合するスタッドバンプボンディング技術が知られている。
【０００３】
これについて、図１９を参照しつつ説明する。図１９（Ａ）は、一般的に用いられるバンプボンディング装置の一例の構成図を示している。１は金線であり、キャピラリー２に押通されている。キャピラリー２は超音波ホーン1０に取り付けられ、垂直水平方向に移動可能である。３はスパーク発生装置で、金線１の先端近傍に配置されている。４はＩＣであり、ＩＣ４を加熱するヒートステージ５上に載置されている。１１は、超音波発振器であり、超音波ホーン1０に結合されている。
【０００４】
次に、前記装置の動作について説明する。まず、位置認識カメラ装置(図示せず)によりＩＣ４を認識して位置決めを行い、キャピラリー２から出た金線１の先端に、スパーク発生装置３からのスパークを与えて、金ボール１ａを形成する。次に、キャピラリー２をヘッド上下駆動機構(図示せず)によって下降させる。
【０００５】
ヘッド上下駆動機構に備えた当り検出機能により、ＩＣ４の電極に接合されたパッド６（図１９（Ｂ））の位置を検出後、金ボール１ａに所定の圧力を加え、超音波発振器１１によって発振させた超音波を、超音波ホーン１０を介して金ボール１ａに伝達し、金ボール１ａとパッド６とを接合する。
【０００６】
次に、キャピラリー２を一定量上昇させた後、金線1をクランパーによリ保持して上昇させると、金線１は金ボール１ａと金線１との境界部分において断裂して、ＩＣ４上に電極となるスタッドバンプ７が完成する。図１９（Ｂ）は、ＩＣ４のパッド６上にスタッドバンプ７が形成された状態の拡大図を示している。さらに、キャピラリー２を一定量上昇させ、平面方向に一定量移動させた後再度下降させ、同様の工程を線リ返して複数個のスタッドハンプ７をＩＣ上に形成する。
【０００７】
図１９（Ｃ）は、スタッドハンプ７の高さを揃える工程を示した図である。前記のような工程を経て、ＩＣ４上にスタッドハンプ７を形成した後、完成したスタッドハンプ７の高さを揃えるために、ＩＣ４が下プレート９と上プレート８との間に挟み込まれるように設置し、高さ情報、荷重情報に基づき、上プレート８による加圧により、スタッドバンプ７の頂部を押圧して、各スタッドバンプ7の高さを揃える。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような加圧装置には、以下のような問題があった。上プレート８による押圧によりパッド６上に形成されたスタッドバンプ７の高さを揃える際には、その精度は下プレート９及び上プレート８の両面の平行度の影響を受ける。
【０００９】
すなわち、両面の平行設定の誤差に従って、スタッドハンプ7の高さの一致状態は変化する。仮に、スタッドバンプ７の高さが不一致な状態で基板に実装されると、基板側電極にスタッドバンプ７が均一に接触できなくなるので、導通不良が発生する場合もある。
【００１０】
作業者は生産前に平行状態を確認するが、ダイヤルゲージを用いて平行状態の確認をしていたため、設定時の誤差が大きく、調整したつもりでも調整出来ていない場合もあり、不良品が発生する場合もあった。
【００１１】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、プレートの平行状態を、作業者のノウハウに頼らず、自動調整機構により、精度の高い平行調整を可能とする加圧装置とこれを用いたバンプボンディング装置、貼り付け装置、及び圧着装置と、加圧方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の加圧装置は、第１の加圧手段と第２の加圧手段との間に加圧対象物を挟み込んだ状態で前記加圧対象物を加圧する加圧装置であって、球面の一部で形成され、当該球面の中心が前記第１の加圧手段の加圧面上にある軸受け面を有する吸着部と、前記第１の加圧手段に接続され、前記軸受け面上を摺動可能に球面の一部で形成された可動面とを有する軸受け部と、前記第１の加圧手段の前記中心を中心とした回動により、前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との間の平行状態の調整を行う調整手段と、前記第１の加圧手段に設けられ、加圧時に前記加圧対象物を加熱することができる加熱手段と、前記第１の加圧手段に設けられ、前記加熱手段で発生させた熱の前記調整手段又は前記軸受け部への移動を低減させる冷却手段と、前記吸着部に設けられ、前記可動面を吸引して、当該可動面を前記軸受け面に保持しておくことが可能なマグネットと、前記軸受け部に設けられ、前記吸着部と前記軸受け部の外部とを繋ぐ流路とを備え、前記流路を介して前記吸着部に圧縮気体を供給することが可能であり、かつ前記流路を介して前記軸受け部内部を真空引きすることが可能であり、前記圧縮気体の供給により、前記可動面と前記軸受け面との間に隙間を形成させることができ、前記真空引きにより、前記可動面を前記軸受け面に吸着させることができることを特徴とする。前記のような加圧装置によれば、平行調整の際には、可動面と軸受け面との間に隙間を形成できるので、平行調整が行い易くなり、平行調整後は、可動面を軸受け面に吸着できるので、平行状態を保持した状態で加圧対象物を加圧できる。また、前記のような加圧装置によれば、軸受け部の熱変形を防止できる。
【００１８】
前記のような加圧装置によれば、第１の加圧手段の加圧面上に軸受け面を形成している球面の中心があるので、第１の加圧手段と第２の加圧手段との平行調整の際に、この中心の位置が移動することなく、第１の加圧手段の加圧面が第２の加圧手段の加圧面に倣うことになり、加圧面同士の面ずれによる摩擦が生じないので、高精度な平行調整を行うことができる。
【００２０】
また、前記吸着部は多孔質材料で形成されていることが好ましい。
【００２１】
また、前記第１の加圧手段と前記２の加圧手段との間に前記加圧対象物を挟み込まない状態で、前記吸着部に圧縮気体を供給し、前記軸受け面と前記可動面との間に隙間を形成し、前記第１の加圧手段の加圧面と前記第２の加圧手段の加圧面とを一定の加圧力を加えて当接させ、これら２面の加圧面同士を倣わせた後、前記圧縮気体の供給を停止し、前記軸受け部内部を真空引きすることにより平行状態を保持することが好ましい。
【００２４】
また、前記加圧対象物の加圧工程において、第１の加圧手段と第２の加圧手段との間の平行状態を検出する検出手段を備えたことが好ましい。前記のような加圧装置によれば、加圧工程における平行状態の異常を発見できる。
【００２５】
また、前記検出手段によって、平行状態の異常が検出されると、装置の稼動が停止することが好ましい。前記のような加圧装置によれば、不良品の発生を防止できる。
【００２６】
また、前記検出手段によって、平行状態の異常が検出されると、平行状態に自動調整することが好ましい。
【００２７】
また、前記検出手段によって、平行状態の異常が検出されると、装置の稼動を停止する選択と、平行状態に自動調整する選択とを選択できることが好ましい。
【００２８】
また、前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせを複数組有していることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、生産性が向上する。
【００２９】
前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせを複数組有している加圧装置においては、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのそれぞれについて、前記平行状態の調整を行うことができることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、各組み合わせについて、加圧対象物を精度良く加圧できる。
【００３０】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせについて、前記平行状態の調整を行う組み合わせを選択できることが好ましい。
【００３１】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせについて、前記平行状態の調整を個別に行う選択と、一度に行う選択とを選択できることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、必要な部分についてのみ平行状態の調整を行なうことができるので、作業効率が良い。また、すべてに平行状態の調整が必要な場合は、一度に行なうので、この場合も、作業効率が良い。
【００３２】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのそれぞれについて、前記第１の加圧手段及び前記第２の加圧手段の少なくとも一方を加熱し、加圧時に加圧対象物を加熱することができる加熱手段を有していることが好ましい。
【００３３】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのうち、これら各組み合わせの加熱する温度を個別に設定できることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、加圧対象物の種類に応じて、加熱温度を変えることができる。
【００３４】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのそれぞれについて、前記加熱手段で発生させた熱の前記調整手段又は軸受け部への移動を低減させる冷却手段を有していることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、調整手段又は軸受け部の熱変形を防止できる。
【００３５】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのそれぞれについて、前記加圧対象物の加圧工程において、前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との間の平行状態を検出する検出手段を有していることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、加圧工程における平行状態の異常を発見できる。
【００３６】
また、前記検出手段によって、少なくとの一部の前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせについて、平行状態の異常が検出されると、装置の稼動が停止することが好ましい。前記のような加圧装置によれば、不良品の発生を防止できる。
【００３７】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのうち、一部について平行状態に異常が検出されると、異常部分の稼動を停止することが好ましい。前記のような加圧装置によれば、装置全体の稼動は停止しないので、生産効率の低下を防止できる。
【００３８】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのうち、一部について平行状態に異常が検出されると、異常部分を平行状態に自動調整することが好ましい。
【００３９】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのうち、一部について平行状態に異常が検出されると、異常部分の稼動を停止する選択と、異常部分を平行状態に自動調整する選択とを選択できることが好ましい。
【００４０】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせは、それぞれ加圧中の圧力を可変できることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、加圧対象物に応じた加圧加工が可能になる。
【００４１】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせは、それぞれ加圧中の温度を可変できることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、加圧対象物に応じた加圧加工が可能になる。
【００４２】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせは、単体の加圧手段と、分割された複数の前記加圧手段との組み合わせであることが好ましい。
【００４３】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせは、それぞれ単体の加圧手段同士の組み合わせであることが好ましい。
【００４４】
次に、本発明のバンプボンディング装置は、前記各加圧装置を用いたバンプボンディング装置であって、前記加圧対象物は電極にパンプが形成された電子部品であり、前記加圧によって前記パンプの高さを揃えることを特徴とする。
【００４５】
前記のようなバンプボンディング装置によれば、平行調整を高精度に行うことができるので、加圧工程においてパンプの高さを精度よく揃えることができる。
【００４６】
本発明の貼り付け装置は、前記各加圧装置を用いた貼り付け装置であって、前記加圧対象物は基板と、テープ状に形成された樹脂材料とであり、前記加圧によって前記基板と前記樹脂材料とを貼り合わせることを特徴とする。前記のような貼り付け装置によれば、平行調整を高精度に行うことができるので、加圧工程において、基板に樹脂材料を精度よく貼り付けることができる。
【００４７】
本発明の圧着装置は、前記各加圧装置を用いた圧着装置であって、前記加圧対象物は基板と、基板上に貼り付けられた樹脂材料と、電子部品とであり、前記加圧によって前記電子部品を前記樹脂材料を介して前記基板に圧着することを特徴とする。前記のような圧着装置によれば、平行調整を高精度に行うことができるので、加圧工程において、基板に電子部品を樹脂材料を介して精度よく圧着することができる。
【００５３】
次に、本発明の加圧方法は、球面の一部で形成された軸受け面を有する吸着部と、第１の加圧手段と接続され、前記軸受け面上を摺動可能に球面の一部で形成された可動面とを有する軸受け部を備え、前記軸受け面を形成している球面の中心が前記第１の加圧手段の加圧面上にあり、前記軸受け部は、前記吸着部と前記軸受け部の外部とを繋ぐ流路とを備え、前記流路を介して前記吸着部に圧縮気体を供給することが可能であり、かつ前記流路を介して前記軸受け部内部を真空引きすることが可能であり、
前記圧縮気体の供給により、前記可動面と前記軸受け面との間に隙間を形成させることができ、前記真空引きにより前記可動面を前記軸受け面に吸着させることができる加圧装置を用いた加圧方法であって、
前記吸着部に圧縮気体を供給し、前記軸受け面と前記可動面との間に隙間を形成し、前記第１の加圧手段の加圧面と第２の加圧手段の加圧面とを一定の加圧力を加えて当接させ、これら２面の加圧面同士を倣わせた後、前記圧縮気体の供給を停止し、前記軸受け部内部を真空引きすることにより平行状態を保持することを特徴とする。
【００５４】
前記のような加圧方法によれば、第１の加圧手段の加圧面上に軸受け面を形成している球面の中心があるので、第１の加圧手段と第２の加圧手段との平行調整の際に、この中心の位置が移動することなく、第１の加圧手段の加圧面が第２の加圧手段の加圧面に倣うことになり、加圧面同士の面ずれによる摩擦が生じないので、高精度な平行調整を行うことができる。また、平行調整の際には、可動面と軸受け面との間に隙間を形成できるので、平行調整が行い易くなり、平行調整後は、可動面を軸受け面に吸着できるので、平行状態を保持した状態で加圧対象物を加圧できる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００５６】
(実施の形態1)
図１は、本発明の実施形態１に係る加圧装置の側面図を示しており、本実施形態に係る加圧装置は、バンプボンディング装置である。装置本体１２において、加圧手段である上プレート１３は、可動ブロック１４に固定されている。可動ブロック１４に対向するように固定ブロック１５が配置されており、可動ブロック１４と固定ブロック１５との間に挟み込まれるように、複数のアクチュエータ１６が配置されている。アクチュエータ１６は伸縮可動が可能であり、例えば圧電素子が用いられる。このようなアクチュエータ１６の伸縮可動は、制御部６９によって制御される。また、制御部６９は、駆動部７０の制御も行なう。駆動部７０は、モータ等の駆動源を有しており、装置本体１２を下降させることができ、下降した装置本体１２を元の位置に戻すこともできる。また、詳細は後に説明するが、制御部６９は、平行検出センサ２０の検出結果に基づきアクチュエータ１６の伸縮可動の調整も行なうことができる。
【００５７】
可動ブロック１４と固定ブロック１５との側部は、伸縮プレート１７に結合されている。アクチュエータ１６を伸縮可動させることにより、可動ブロック１４を介して上プレート１３の各部位の高さを変化させることができるので、加圧手段である下プレート１８に対する平行度を調整することができる。平行度の精度を上げるためには、アクチュエータ１６を３個以上とすることが好ましい。
【００５８】
次に、平行調整について図２を用いて説明する。平行調整は、下プレート１８上に加圧対象物であるＩＣ４を載置していない状態で行う。まず、装置本体１２を駆動部７０によって下降させて、上プレート１３を下プレート１８に設定荷重にて接触させる。この状態で、アクチュエータ１６に制御部６９から電圧等を加えアクチュエータ１６を伸縮可動（矢印ａ）させて、上プレート１３と下プレート１８とが平行状態になるように、面合わせを行う。この面合わせが完了すると、この状態を保持したまま、駆動部７０によって装置本体１２を上昇させて、上プレート１３を下プレート１８から引き離す。
【００５９】
図３は、平行調整方法の一例のフローチャートを示している。この方法では、まず複数のアクチュエータ１６を伸縮させるデータを与えこれを実行し、平行状態の確認を行う。この確認は、プレートの干渉縞の測定や、感圧紙によって行なう。平行状態が確保されていなければ再度データを入力して調整を行い、平行状態が得られるまでこれを繰り返す。このような方法によれば、データの入力だけで平行調整を行なうことができ、作業者が直接上下プレートを調整することは不要になる。
【００６０】
図４は、平行調整方法の別の一例のフローチャートを示している。この方法では、あらかじめ平行調整時に計測して設定した各アクチュエータ１６の伸縮可動データすなわち駆動条件のデータをデータベースとした保管しておき、この保管データを取リ出し、又は選択してデータを転送させ、この転送データを用いて平行調整を行う方法である。所定の平行度が得られない場合は、改めてデータ入力を行ない、再び平行調整を行なう。また、改めてデータを入力することなく、元のデータを用いて、平行調整を繰り返してもよい。
【００６１】
また、図５は加圧装置の側面図を示しており、平行調整方法の別の一例を示す図である。図６は、図５に示した加圧装置の平行調整方法の一例のフローチャートを示している。図５に示したように、下プレート１８の下面のうち、各アクチュエータ１６に対向する位置には、それぞれ圧力検出器である荷重センサ１９が配置されている。まず加圧対象物であるＩＣを下プレート１８上に載置しない状態で、装置本体１２を駆動部７０によって下降させ、上プレート１３と下プレート１８とを接触させる。
【００６２】
この状態で、図６に示したように、あらかじめ設定した圧力値（以下、「荷重データ」という。）を制御部６９に入力する。荷重データは制御部６９によってアクチュエータ１６を駆動させるデータに換算され、アクチュエータ１６は伸縮動作を行う。この伸縮動作は、荷重センサ１９が検出し制御部６９に入力された荷重データに相当する荷重と、前記のあらかじめ設定した荷重データに相当する荷重とが一致するまで行われる。
【００６３】
すなわち、荷重センサ１９が検出した荷重データと、あらかじめ設定した荷重データとを制御部６９が比較し、荷重センサ１９が検出した荷重データが、あらかじめ設定した荷重データに相当する荷重のデータであると制御部６９が判断さすると、平行調整は終了する。また、各荷重センサ１９が検出した圧力値が、均等になった制御部６９が判断したときに、平行調整を終了させてもよい。
【００６４】
図７は、図５に示した加圧装置の平行調整方法の別の一例のフローチャートを示している。図５に示した方法では、あらかじめ上下プレート１３、１８を平行に保持した状態で計測して設定した荷重データをデータベースとした保管しておき、この保管データを取リ出し、又は選択してデータを転送させ、この転送データを用いて平行調整を行う方法であり、これ以外の基本的な動作は、図６に示したフローチャートを実行する場合と同様である。
【００６５】
以上のような平行調整を経て、図１に示したように、ＩＣ４を下プレート１８上に載置して加圧作業が行われることになる。このような加圧工程においては、下プレート１３、１８間の平行調整は完了しているので、ＩＣ４上のスタッドハンプ７の高さを精度よくそろえることができる。しかしながら、生産中に異常が発生し平行状態を維持できなくなる場合もあり、この場合は平行状態を検出している平行検出センサ２０（図１、２、５）によって異常が知らされる。平行状態の検出には、例えば干渉縞測定器を用い、プレートの干渉縞の状態によって平行状態を判断する。
【００６６】
異常の検知は、具体的には、制御部６９に異常を示す信号が入力され、ランプの点滅、音等の発生を制御部６９が制御することにより、装置の外観から作業者が異常を知ることができるようにしてもよい。また、ネットワークによって生産管理システムに異常信号を発してもよく、異常を知らせるだけでなく、生産を停止するようにしてもよい。また、加圧の設定値を無負荷にする設定、温度を加えないようにする設定等を選択できるもできるようにしてもよい。また、平行状態に自動調整する設定としてもよい。この場合は、図４、７で説明したような、保管データを再度用いればよい。
【００６７】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施形態２に係る加圧装置の断面図を示している。本実施形態は、球面軸受け構造を有する加圧装置であり、球面軸受け２１にツール２２が取付けられたものである。球面軸受け２１は、軸受け本体２３と可動部２４とに大別される。可動部２４の上面は凸状の球面形状に形成されている。可動部２４の上には吸着部２５が配置されており、吸着部２５の下面は可動部２４の凸状の球面形状に対応した凹状の球面形状が形成されている。また、可動部２４はマグネット２６により吸引されて吸着部２５の下面に保持されている。このことにより、可動部２４は吸着部２５下面の球面形状に沿って摺動可能である。
【００６８】
吸着部２５は、多孔質体で形成されており、空気の流通が可能である。多孔質体としては、例えばグラファイトを用いることができる。このため、吸着部２５に圧縮空気を送ることにより、可動部２４と吸着部２５との間に隙間を形成することができ、吸着部２５を介して真空引きを行うことにより、可動部２４を吸着部２５に吸着させることができる。
【００６９】
このような、圧縮空気の供給は、空気源３４からの圧縮空気を、加圧ポート２７、及び圧縮空気通路２９を介して空間３１に供給することにより行うことができる。また、真空引きは、空間３１の空気を、真空引き通路３０及び真空ポート２８を介して真空ポンプ４０を用いて吸引することにより行うことができる。
【００７０】
なお、圧縮空気通路２９及び真空引き通路３０は、図示では重複しているが、実際はこれらの一方は、紙面の奥側に別個に形成されている。加圧ポート２７及び真空ポート２８についても同様である。可動部２４には、ツール２２が取り付けられており、可動部２４の可動に伴って、ツール２２も可動することになる。
【００７１】
空気源３４、及び真空ポンプ４０の動作の制御は、制御部７３によって行なうことができる。また、制御部７３は、駆動部７２の制御も行なう。駆動部７２は、モータ等の駆動源を有しており、ツール２２が取付けられている軸受け本体２３を下プレート３３側に下降させることができ、下降した軸受け本体２３を元の位置に戻すこともできる。また、詳細は後に説明するが、制御部７３は、ヒータ４５の温度制御も行なうことができ、図１０に示したバルブ３７、３９、及び４４の切替え制御も行なうことができる。
【００７２】
以下、図８〜１０を用いて前記のような球面軸受け構造を有する加圧装置の平行調整について説明する。図９は、本実施形態に係る装置の平行調整のフローチャートを示している。図１０は、平行調整におけるバルブの設定を示した図である。平行調整は、加圧対象物がない状態で行い、まず加圧手段であるヘッド３２を加圧手段である下プレート３３と当接させるためにヘッド３２を駆動部７２によって下降させる。この下降状態では、バルブの設定は図１０（Ａ）のようになっている。本図に示したバルブ設定では、空気源３４からの流路３５と流路３６とがバルブ３７で接続され、流路３６と流路３８とがバルブ３９で接続されている。一方、真空ポンプ４０に接続されている流路４１は、流路３８、４２のいずれとも接続されていない。
【００７３】
このため、加圧ポート２７へはエア源３４からの圧縮空気が供給され、真空ポート２８からの真空引きは行われないことになる。加圧ポート２７へ圧縮空気が供給されると、図８に示したように、圧縮空気は、圧縮空気通路２９、空間３１、及び多孔質の吸着部２５を経て、可動部２４上面に吹き付けられるので、可動部２４は下降し、吸着部２５下面と可動部２４上面との間には隙間ができることになる。
【００７４】
このような隙間のある状態で、駆動部７２によるヘッド３２の下降を続行し、隙間のつぶれない程度のあらかじめ設定されている一定荷重を印加してヘッド３２を下プレート３３に当接させる。ここで、図８において線４３は、可動部２４の球面を通り、ヘッド３２の先端面に位置する点Ｃを中心とし、この球面の曲率半径Ｒを半径とする円である。すなわち、可動部２４上部の球面の曲率半径の中心Ｃは、ヘッド３２の先端面に位置している。
【００７５】
このため、ヘッド３２が下プレート３３に当接した場合、ヘッド３２は下プレート３３に倣うように可動することになるが、この可動は点Ｃを中心としたツール２２の中心軸の回転に伴う可動になる（２点鎖線部２２ａ）。したがって、中心点Ｃの位置が移動することなく、ヘッド３２は下プレート３３に倣うことになる。すなわち、ヘッド３２の加圧面と下プレート３３の加圧面との面ずれによる摩擦が生じないので、高精度な平行調整を行うことができる。
【００７６】
次に、バルブ３９、４４の設定を切り替えて、図１０（Ｂ）に示したように、バルブ３９による流路３５と流路３６との接続を解除し、バルブ３９による流路３６と流路３８との接続を解除する。このことにより、流路３５に供給された圧縮空気は排気されるので、吸着部２５下面と可動部２４上面との間の隙間はなくなり、吸着部２５下面と可動部２４上面の球面同士が密着することになる。
【００７７】
この状態で、図１０（Ｂ）に示したように、バルブ３９、４４の設定を、流路３８、流路４２と、真空ポンプ４０に接続された流路４１とを接続する設定とすれば、真空ポート２８、加圧ポート２７からは真空引きが行われることになり、図８に示した空間３１の空気は、圧縮空気通路２９、真空引き通路３０を経て真空引きされることになる。このため、可動部２４上面は吸着部２５下面に密着した状態が保持され、ヘッド３２も平行調整完了時の状態が保持されることになる。この状態で、駆動部７２によってヘッド３２を上昇させれば、平行調整工程が完了する。
【００７８】
以上のような平行調整を経て、加圧対象物を下プレート３３上に載置して加圧作業が行われることになる。このような加圧工程においては、ヘッド３２と下プレート３３との間の平行調整は完了しているので、加圧対象物を精度よく加圧できる。
【００７９】
本実施形態においても、平行検出センサを用いて加圧工程における異常を知らせるようにしてもよく、上下プレートの組み合わせを複数組としたものでもよい。
【００８０】
（実施の形態３）
図８に示した加圧装置では、ツール２２にはヒータ４５が取り付けられており、加圧中に加圧対象物を加熱することが可能である。ヒータ４５の温度制御は、制御部７３によって行なうことができる。このようなヒータ加熱により、加圧対象物を加熱できるが、ヒータ加熱により軸受け部分も加熱されることになる。軸受け部分の吸着部２５に例えばグラファイトを用いた場合、グラファイトの耐熱温度は８０〜１００℃であるので、吸着部２５の温度上昇はこのような耐熱温度に達しないように抑える必要がある。
【００８１】
図８に示した加圧装置では、ヒータ４５の取付部と吸着部２５との間に放熱フィン４６が取り付けられている。すなわち、ヒータ４５の取付部と吸着部２５との間においては放熱フィン４６により放熱面積が大きくなっているので、吸着部２５への熱移動を低減させることができ、吸着部２５の温度上昇を抑えることができる。
【００８２】
このような、放熱フィンは図１に示したようなアクチュエータを用いた加圧装置にも用いることができる。図１１は、図１に示した加圧装置に放熱フィンを取り付けた場合の側面図を示している。ツールの先端の上プレート４７内にはヒータ４８が取り付けられており、ヒータ取付け部と加圧装置本体との間には放熱フィン４９が取り付けられている。このことにより、アクチュエータ１６への熱移動を低減させることができる。また、ヒータ４８の温度制御は、制御部６９によって行なうことができる。
【００８３】
前記各実施形態に係る装置において、加工中における加工対象物に印加する荷重は時間が経過しても一定荷重となるようにしてもよいが、経過時間に応じて荷重を変化させてもよい。
【００８４】
例えば、バンプを有するＩＣチップを、樹脂材料を介して基板に熱圧着させる場合は、図１２に示したように、仮加圧の段階では低荷重とし、本加圧に移行後に高荷重とする。すなわち、荷重の印加により、バンプを樹脂材料に差し込み、基板の電極と接合させることになるが、加圧開始当初は、樹脂材料は、固形状態であるので、強く圧入すると樹脂材料の反力により、ＩＣがずれる可能性がある。このため、仮加圧の段階では低荷重で押圧を行ない、加熱により樹脂材料が粘性体となると、本加圧に移行し高荷重で押圧を行う。このことにより、樹脂材料の物性及び流動性を確保しながら、ＩＣと基板とのずれのない接合を行なうことができる。
【００８５】
また、前記実施形態に係る装置において、加工中における加工対象物を加熱する温度は時間が経過しても一定温度となるようにしてもよいが、経過時間に応じて温度を変化させてもよい。また、一定温度になるまでの時間の設定を変えてもよい。例えば、図１３に示した例では、線７４、７５、及び７６の３本のグラフが示されているが、各線は一定温度Ｔに達する時間が異なる。加圧対象物に応じて、このような立ち上がり時間の設定を決定すればよく、例えば、バンプを有するＩＣチップを、を介して基板に熱圧着させる場合を、温度Ｔを樹脂材料が固体状から粘性状に変化する温度とすれば、線７６のように、立ち上がり時間の遅い設定とすることが好ましい。このようにすれば、バンプを徐々に基板に熱圧着できるので、バンプの位置ずれを防止でき、バンプと樹脂材料との接着性も良くなる。また、このようなＩＣチップの熱圧着の例では、各線の下降部分は、樹脂材料の硬化工程の一部に相当する。
【００８６】
また、経過時間と荷重との関係と、経過時間と温度との関係との組み合わせは、経過時間に対して、荷重及び温度の双方を一定としてもしてもよく、いずれか一方を経過時間に対して変化させてもよく、双方を経過時間に対して変化させてもよい。
【００８７】
なお、実施形態３では、加圧装置の軸受け部やアクチュエータへの熱移動を抑えるため、冷却フィンを用いた空冷方式の例で説明したが、これに限らず水冷方式、ペルチェ効果を用いたものでもよく、冷却ファン等を用いた強制空冷方式等を用いたものでもよい。
【００８８】
(実施の形態４)
図１４は、本発明の貼リ付け装置一実施形態を示す側面図である。本図に示した貼リ付け装置は、図８に示した球面軸受け構造を有する加圧装置と同様の構成を有している。すなわち、軸受け本体５０に可動部５３を介して先端にヘッド５５を有するツール５４が取り付けられており、加圧ポート５１、真空ポート５２を介して軸受け本体５１への圧縮空気の供給、又は軸受け本体５１の真空引きが可能である。
【００８９】
空気源７９、及び真空ポンプ８０の動作の制御は、制御部７８によって行なうことができる。また、制御部７８は、駆動部７７の制御も行なう。駆動部７８は、モータ等の駆動源を有しており、ツール５４が取付けられている軸受け本体５０を下プレート５８側に下降させることができ、下降した軸受け本体５０を元の位置に戻すこともできる。また、制御部７８は、ヒータ５６の温度制御も行なうことができる。
【００９０】
本装置においても、貼リ付け作業前に下プレート５８上に貼リ付け対象物を載置しない状態において平行調整を行う。平行調整については、図８を用いてすでに説明した通りであるので説明は省略する。
【００９１】
平行調整完了後は、貼リ付け工程に入ることになる。貼リ付け工程においては、ヘッド５５を下降させて、べースフィルム６０、及び貼り付け樹脂５９とで構成されたテープ６１と、下プレート５８上に載置した基板６２とを上下プレート５５、５８間に挟みこむ。
【００９２】
この状態で荷重、温度等を加えながら一定時間経過後上プレート５５を上側に移動させれば、貼り付け樹脂５９はカット部６３があるので、一定量の貼リ付け樹脂５９ａが基板６２上に転写していることになる。この後、べースフィルム６０を剥がせば、貼リ付けが完了する。
【００９３】
貼り付け樹脂５９としては、例えば導電性粒子をエポキシ系の接着剤に混入させたフィルム状の状態のもの、又は単にエポキシ系の接着剤をフィルム状にしたものを用いることができる。
【００９４】
本実施形態においても、加熱ヒータ５６を備えているので、加圧中に加圧対象物を加熱することが可能である。また、冷却フィン５７を備えているので、装置本体５０の軸受け部側への熱移動を抑えることができる。冷却方法は、冷却フィンによる空冷方式に限らず、前記実施形態３で挙げたような別の方法でもよい。
【００９５】
また、本実施形態においても、生産中に異常が発生し平行状態を維持できなくなった場合は、平行状態を検出している平行検出センサ６４によって、異常が知らされる。異常発生時の設定については、前記実施施形態の説明と同様である。
【００９６】
(実施の形態５)
図１５は、本発明の圧着装置の一実施形態を示す側面図である。本図に示した圧着装置は、図１４に示した装置と同様の構成を有しているので、重複部分の説明は省略する。本装置においても、圧着作業前に下プレート５８上に圧着対象物を載置しない状態において平行調整を行う。平行調整については、図８を用いてすでに説明した通りであるので説明は省略する。
【００９７】
平行調整完了後は、圧着工程に入ることになる。圧着工程においては、下プレート５８上には、貼リ付け樹脂６５が貼リ付けられた基板６６が載置されている。基板６６には、ガラス状のものや、フィルム状のものを用いることができる。また、この状態では、貼リ付け樹脂６５上にはバンプ６８が下側となっているＩＣ６７が搭載されている。
【００９８】
この状態で荷重、温度等を加えながら、基板６６、貼リ付け樹脂６５、及びＩＣ６７をヘッド５５と下プレート５８との間に挟み込む。一定時間経過後ヘッド５５を上方に移動させれば、所定の圧着が完了する。
【００９９】
図１６は、別の圧着方法に係る実施形態の側面図である。本図では、装置本体の図示は省略している。図１５に示した実施形態では、基板６６上にはすでにＩＣ６７が搭載されているが、図１６に示した実施形態は、本装置を用いてＩＣ６７の搭載及び加圧を一連の動作として行うものである。
【０１００】
図１６の状態では、上プレート５５には、ＩＣ６７が吸着固定手段等の固定手段で固定されている。この固定の際には、認識装置(図示せず)によってＩＣ６７の所定パターンを認識することにより、ＩＣ６７が基板６６に対して所定位置になるように位置補正されている。この位置補正は、ツール５４の回転、及び駆動部７７を含む装置全体のＸＹロボット（図示せず）等による水平方向の移動により行う。このような位置補正後、上プレート５５を下降させれば、ＩＣ６７を下プレート５８上の基板６６に高精度に位置決めを行うことができる。この状態でさらに加圧を行えば、ＩＣ６７を基板６６に装着することができる。
【０１０１】
本実施形態においても、加熱ヒータ５６を備えているので、加圧中に加圧対象物を加熱することが可能である。また、ツール５４は冷却フィン５７を備えているので、装置本体５０の軸受け部側への熱移動を抑えることができる。冷却方法は、冷却フィンによる空冷方式に限らず、前記実施形態３で挙げたような別の方法でもよい。
【０１０２】
また、本実施形態においても、生産中に異常が発生し平行状態を維持できなくなった場合は、平行状態を検出している平行検出センサ６４によって、異常が知らされる。異常発生時の設定については、前記実施施形態の説明と同様である。
【０１０３】
(実施の形態６)
前記各実施形態では、上プレートと下プレートとの組み合わせが一つの構成の実施形態を示したが、本実施形態は、このような組み合わせを複数組設けたものである。図１７は、実施形態６に係る加圧装置の側面図を示している。本実施形態では、加圧装置を２台有しており、各装置の基本構成は、図１５、１６に示した構成と同様である。また、各制御部７８、７８ａはメインコントローラ８１に接続されている。このため、メインコントローラ８１は各制御部７８、７８ａに信号を発することができ、各制御部７８、７８ａからもメインコントローラ８１に信号を発することができる。
【０１０４】
したがって、本実施形態では、メインコントローラ８１からの命令により、制御部７８、７８ａを介して、駆動部７７、７７ａ、空気源７９、７９ａ、真空ポンプ８０、８０ａをそれぞれ別個に制御できるので、上下プレート５５、５８間の平行調整、及び上下プレート５５ａ、５８ａ間の平行調整を個別に行うことができ、一度に行うこともできる。
【０１０５】
また、平行検出センサ６４、６４ａからの信号は、各制御部７７、７７ａを介してメインコントローラ８１に入力されるので、平行検出センサ６４、６４ａによって異常が検知された場合、メインコントローラ８１は、装置全体の稼動を停止する信号を発してもよく、異常があった側の装置の稼動を停止する信号を発してもよい。また、図４、７で説明したような保管データを用いて、異常があった側の装置の平行状態を自動調整するようにしてもよい。また、このような複数の設定のうち、いずれを選択するかを、メインコントローラ８１によって行なうことができる。
【０１０６】
また、加熱ヒータ５６、５６ａは、各制御部７７、７７ａを介してメインコントローラ８１に接続されているので、メインコントローラ８１からの信号により、加熱ヒータ５６、５６ａを個別に温度制御できる。
【０１０７】
本実施形態によれば、一度に加圧できる加圧対象物の数を増やすことがで、また一度に複数種類の加圧対象物の加圧できるので、生産性が向上する。また、複数の装置の制御をメインコントローラ８１によって一括して行なうことができる。
【０１０８】
なお、図１７に示した実施形態では、上下プレート５５、５８の組み合わせ、上下プレート５５ａ、５８ａの組み合わせは、別個に形成されているが、下プレート５８と５８ａとを一体にしたものでもよい。また、上下プレートの組み合わせが２個の場合で説明したが、３個以上のものであってもよい。
【０１０９】
(実施の形態７)
図１８は、本発明の圧着装置の別の実施形態を示す側面図である。本図に示した圧着装置は、図１４に示した装置と同様の構成を有しているので、重複部分の説明は省略する。本装置においても、圧着作業前に下プレート５８ａ上に圧着対象物を載置しない状態において平行調整を行う。平行調整については、図７を用いてすでに説明した通りであるので説明は省略する
本実施形態は、圧着の基本動作は、図１４に示した装置と同様である。一つの装置で複数の対象物の圧着を行える点が、図１４に示した実施形態と異なる。すなわち、図１８に示したように、下プレート５８ｂ上には、基板６６ａ、貼り付け樹脂６５ａの順に載置されており、さらにその上に複数のＩＣ６７が載置されている。この状態で、上プレート５５ｂを下降させて所定荷重で加圧すれば、複数のＩＣ６７の圧着を同時に行うことができる。なお、図１８では、基板６６ａは１枚の例で示しているが、複数枚に分割されていてもよい。
【０１１０】
また、本実施形態においても、加熱ヒータ５６を備えているので、加圧中に加圧対象物を加熱することが可能である。また、ツール５４ｂは冷却フィン５７を備えているので、装置本体５０の駆動部側への熱移動を抑えることができる。冷却方法は、冷却フィンによる空冷方式に限らず、前記実施形態３で挙げたような別の方法でもよい。
【０１１１】
また、本実施形態においても、生産中に異常が発生し平行状態を維持できなくなった場合は、平行状態を検出している平行検出センサ６４によって、異常が知らされる。異常発生時の設定については、前記実施施形態の説明と同様である。
【０１１２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、装置に調整手段を有することにより、平行状態の調整において、作業者による調整ばらつきの影響を抑制でき、加圧工程においては加圧対象物を高精度に加圧できる。
【０１１３】
また、球面軸受け構造を有することにより、平行状態の調整において、加圧面同士の面ずれによる摩擦が生じないので、高精度な調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る加圧装置の側面図
【図２】本発明の一実施形態に係る平行調整を示す図
【図３】本発明の実施形態１に係る平行調整方法の１番目の例のフローチャート
【図４】本発明の実施形態１に係る平行調整方法の２番目の例のフローチャート
【図５】本発明の実施形態１に係る加圧装置の別の例の側面図
【図６】本発明の実施形態１に係る平行調整方法の３番目の例のフローチャート
【図７】本発明の実施形態１に係る平行調整方法の４番目の例のフローチャート
【図８】本発明の実施形態２に係る加圧装置の断面図
【図９】本発明の実施形態２に係る平行調整方法のフローチャート
【図１０】本発明の実施形態２に係る平行調整工程におけるバルブの切り替えを示す図
【図１１】本発明の実施形態３に係る加圧装置の側面図
【図１２】本発明一実施形態に係る加圧工程における時間と荷重との関係を示す図
【図１３】本発明一実施形態に係る加圧工程における時間と温度との関係を示す図
【図１４】本発明の一実施形態に係る貼り付け装置の側面図
【図１５】本発明の一実施形態に係る圧着装置の側面図
【図１６】本発明の一実施形態に係る圧着装置の別の例の側面図
【図１７】本発明の実施形態６に係る加圧装置の側面図
【図１８】本発明の実施形態７に係る圧着装置の側面図
【図１９】従来のバンプボンディングの一例を示す図
【符号の説明】
４,６７ ＩＣ
１３,４７,５５,５５ａ，５５ｂ 上プレート
１６ アクチュエータ
１８,３３,５８,５８ａ,５８ｂ 下プレート
１９ 荷重センサ
２０,６４，６４ａ 平行検出センサ
２１ 球面軸受け
２２，５４，５４ａ，５４ｂ ツール
２４,５３ 可動部
２５ 吸着部
２７,５１ 加圧ポート
２８,５２ 真空ポート
２９ 圧縮空気通路
３０ 真空引き通路
３２ ヘッド
３４，７９ 空気源
４０，８０ 真空ポンプ
４５,４８,５６ ヒータ
４６,４９,５７ 放熱フィン
５９ 貼り付け樹脂
６０ ベースフィルム
６１ テープ
６２,６６，６６ａ 基板
６５,６５ａ 貼り付け樹脂
６９，７３，７８，７８ａ 制御部
７０，７２，７７，７７ａ 駆動部
８１ メインコントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧対象物を挟み込んだ状態で、加圧対象物の加圧、又は加熱処理を併用した加圧を行うバンプボンディング装置等の加圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧対象物を挟み込んだ状態で、加圧対象物の加圧、または加熱処理を併用した加圧を行う加圧装置として、バンプボンディング装置を例にして説明する。従来から、ＩＣ（半導体集積回路）関連のワイヤボンディング技術を応用して、金バンプをフリップチップＩＣの電極パッド部に超音波接合するスタッドバンプボンディング技術が知られている。
【０００３】
これについて、図１９を参照しつつ説明する。図１９（Ａ）は、一般的に用いられるバンプボンディング装置の一例の構成図を示している。１は金線であり、キャピラリー２に押通されている。キャピラリー２は超音波ホーン1０に取り付けられ、垂直水平方向に移動可能である。３はスパーク発生装置で、金線１の先端近傍に配置されている。４はＩＣであり、ＩＣ４を加熱するヒートステージ５上に載置されている。１１は、超音波発振器であり、超音波ホーン1０に結合されている。
【０００４】
次に、前記装置の動作について説明する。まず、位置認識カメラ装置(図示せず)によりＩＣ４を認識して位置決めを行い、キャピラリー２から出た金線１の先端に、スパーク発生装置３からのスパークを与えて、金ボール１ａを形成する。次に、キャピラリー２をヘッド上下駆動機構(図示せず)によって下降させる。
【０００５】
ヘッド上下駆動機構に備えた当り検出機能により、ＩＣ４の電極に接合されたパッド６（図１９（Ｂ））の位置を検出後、金ボール１ａに所定の圧力を加え、超音波発振器１１によって発振させた超音波を、超音波ホーン１０を介して金ボール１ａに伝達し、金ボール１ａとパッド６とを接合する。
【０００６】
次に、キャピラリー２を一定量上昇させた後、金線1をクランパーによリ保持して上昇させると、金線１は金ボール１ａと金線１との境界部分において断裂して、ＩＣ４上に電極となるスタッドバンプ７が完成する。図１９（Ｂ）は、ＩＣ４のパッド６上にスタッドバンプ７が形成された状態の拡大図を示している。さらに、キャピラリー２を一定量上昇させ、平面方向に一定量移動させた後再度下降させ、同様の工程を線リ返して複数個のスタッドハンプ７をＩＣ上に形成する。
【０００７】
図１９（Ｃ）は、スタッドハンプ７の高さを揃える工程を示した図である。前記のような工程を経て、ＩＣ４上にスタッドハンプ７を形成した後、完成したスタッドハンプ７の高さを揃えるために、ＩＣ４が下プレート９と上プレート８との間に挟み込まれるように設置し、高さ情報、荷重情報に基づき、上プレート８による加圧により、スタッドバンプ７の頂部を押圧して、各スタッドバンプ7の高さを揃える。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような加圧装置には、以下のような問題があった。上プレート８による押圧によりパッド６上に形成されたスタッドバンプ７の高さを揃える際には、その精度は下プレート９及び上プレート８の両面の平行度の影響を受ける。
【０００９】
すなわち、両面の平行設定の誤差に従って、スタッドハンプ7の高さの一致状態は変化する。仮に、スタッドバンプ７の高さが不一致な状態で基板に実装されると、基板側電極にスタッドバンプ７が均一に接触できなくなるので、導通不良が発生する場合もある。
【００１０】
作業者は生産前に平行状態を確認するが、ダイヤルゲージを用いて平行状態の確認をしていたため、設定時の誤差が大きく、調整したつもりでも調整出来ていない場合もあり、不良品が発生する場合もあった。
【００１１】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、プレートの平行状態を、作業者のノウハウに頼らず、自動調整機構により、精度の高い平行調整を可能とする加圧装置とこれを用いたバンプボンディング装置、貼り付け装置、及び圧着装置と、加圧方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の加圧装置は、第１の加圧手段と第２の加圧手段との間に加圧対象物を挟み込んだ状態で前記加圧対象物を加圧する加圧装置であって、球面の一部で形成され、当該球面の中心が前記第１の加圧手段の加圧面上にある軸受け面を有する吸着部と、前記第１の加圧手段に接続され、前記軸受け面上を摺動可能に球面の一部で形成された可動面とを有する軸受け部と、前記第１の加圧手段の前記中心を中心とした回動により、前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との間の平行状態の調整を行う調整手段と、前記第１の加圧手段に設けられ、加圧時に前記加圧対象物を加熱することができる加熱手段と、前記第１の加圧手段に設けられ、前記加熱手段で発生させた熱の前記調整手段又は前記軸受け部への移動を低減させる冷却手段と、前記吸着部に設けられ、前記可動面を吸引して、当該可動面を前記軸受け面に保持しておくことが可能なマグネットと、前記軸受け部に設けられ、前記吸着部と前記軸受け部の外部とを繋ぐ流路とを備え、前記流路を介して前記吸着部に圧縮気体を供給することが可能であり、かつ前記流路を介して前記軸受け部内部を真空引きすることが可能であり、前記圧縮気体の供給により、前記可動面と前記軸受け面との間に隙間を形成させることができ、前記真空引きにより、前記可動面を前記軸受け面に吸着させることができることを特徴とする。前記のような加圧装置によれば、平行調整の際には、可動面と軸受け面との間に隙間を形成できるので、平行調整が行い易くなり、平行調整後は、可動面を軸受け面に吸着できるので、平行状態を保持した状態で加圧対象物を加圧できる。また、前記のような加圧装置によれば、軸受け部の熱変形を防止できる。
【００１８】
前記のような加圧装置によれば、第１の加圧手段の加圧面上に軸受け面を形成している球面の中心があるので、第１の加圧手段と第２の加圧手段との平行調整の際に、この中心の位置が移動することなく、第１の加圧手段の加圧面が第２の加圧手段の加圧面に倣うことになり、加圧面同士の面ずれによる摩擦が生じないので、高精度な平行調整を行うことができる。
【００２０】
また、前記吸着部は多孔質材料で形成されていることが好ましい。
【００２１】
また、前記第１の加圧手段と前記２の加圧手段との間に前記加圧対象物を挟み込まない状態で、前記吸着部に圧縮気体を供給し、前記軸受け面と前記可動面との間に隙間を形成し、前記第１の加圧手段の加圧面と前記第２の加圧手段の加圧面とを一定の加圧力を加えて当接させ、これら２面の加圧面同士を倣わせた後、前記圧縮気体の供給を停止し、前記軸受け部内部を真空引きすることにより平行状態を保持することが好ましい。
【００２４】
また、前記加圧対象物の加圧工程において、第１の加圧手段と第２の加圧手段との間の平行状態を検出する検出手段を備えたことが好ましい。前記のような加圧装置によれば、加圧工程における平行状態の異常を発見できる。
【００２５】
また、前記検出手段によって、平行状態の異常が検出されると、装置の稼動が停止することが好ましい。前記のような加圧装置によれば、不良品の発生を防止できる。
【００２６】
また、前記検出手段によって、平行状態の異常が検出されると、平行状態に自動調整することが好ましい。
【００２７】
また、前記検出手段によって、平行状態の異常が検出されると、装置の稼動を停止する選択と、平行状態に自動調整する選択とを選択できることが好ましい。
【００２８】
また、前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせを複数組有していることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、生産性が向上する。
【００２９】
前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせを複数組有している加圧装置においては、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのそれぞれについて、前記平行状態の調整を行うことができることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、各組み合わせについて、加圧対象物を精度良く加圧できる。
【００３０】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせについて、前記平行状態の調整を行う組み合わせを選択できることが好ましい。
【００３１】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせについて、前記平行状態の調整を個別に行う選択と、一度に行う選択とを選択できることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、必要な部分についてのみ平行状態の調整を行なうことができるので、作業効率が良い。また、すべてに平行状態の調整が必要な場合は、一度に行なうので、この場合も、作業効率が良い。
【００３２】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのそれぞれについて、前記第１の加圧手段及び前記第２の加圧手段の少なくとも一方を加熱し、加圧時に加圧対象物を加熱することができる加熱手段を有していることが好ましい。
【００３３】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのうち、これら各組み合わせの加熱する温度を個別に設定できることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、加圧対象物の種類に応じて、加熱温度を変えることができる。
【００３４】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのそれぞれについて、前記加熱手段で発生させた熱の前記調整手段又は軸受け部への移動を低減させる冷却手段を有していることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、調整手段又は軸受け部の熱変形を防止できる。
【００３５】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのそれぞれについて、前記加圧対象物の加圧工程において、前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との間の平行状態を検出する検出手段を有していることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、加圧工程における平行状態の異常を発見できる。
【００３６】
また、前記検出手段によって、少なくとの一部の前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせについて、平行状態の異常が検出されると、装置の稼動が停止することが好ましい。前記のような加圧装置によれば、不良品の発生を防止できる。
【００３７】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのうち、一部について平行状態に異常が検出されると、異常部分の稼動を停止することが好ましい。前記のような加圧装置によれば、装置全体の稼動は停止しないので、生産効率の低下を防止できる。
【００３８】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのうち、一部について平行状態に異常が検出されると、異常部分を平行状態に自動調整することが好ましい。
【００３９】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのうち、一部について平行状態に異常が検出されると、異常部分の稼動を停止する選択と、異常部分を平行状態に自動調整する選択とを選択できることが好ましい。
【００４０】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせは、それぞれ加圧中の圧力を可変できることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、加圧対象物に応じた加圧加工が可能になる。
【００４１】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせは、それぞれ加圧中の温度を可変できることが好ましい。前記のような加圧装置によれば、加圧対象物に応じた加圧加工が可能になる。
【００４２】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせは、単体の加圧手段と、分割された複数の前記加圧手段との組み合わせであることが好ましい。
【００４３】
また、前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせは、それぞれ単体の加圧手段同士の組み合わせであることが好ましい。
【００４４】
次に、本発明のバンプボンディング装置は、前記各加圧装置を用いたバンプボンディング装置であって、前記加圧対象物は電極にパンプが形成された電子部品であり、前記加圧によって前記パンプの高さを揃えることを特徴とする。
【００４５】
前記のようなバンプボンディング装置によれば、平行調整を高精度に行うことができるので、加圧工程においてパンプの高さを精度よく揃えることができる。
【００４６】
本発明の貼り付け装置は、前記各加圧装置を用いた貼り付け装置であって、前記加圧対象物は基板と、テープ状に形成された樹脂材料とであり、前記加圧によって前記基板と前記樹脂材料とを貼り合わせることを特徴とする。前記のような貼り付け装置によれば、平行調整を高精度に行うことができるので、加圧工程において、基板に樹脂材料を精度よく貼り付けることができる。
【００４７】
本発明の圧着装置は、前記各加圧装置を用いた圧着装置であって、前記加圧対象物は基板と、基板上に貼り付けられた樹脂材料と、電子部品とであり、前記加圧によって前記電子部品を前記樹脂材料を介して前記基板に圧着することを特徴とする。前記のような圧着装置によれば、平行調整を高精度に行うことができるので、加圧工程において、基板に電子部品を樹脂材料を介して精度よく圧着することができる。
【００５３】
次に、本発明の加圧方法は、球面の一部で形成された軸受け面を有する吸着部と、第１の加圧手段と接続され、前記軸受け面上を摺動可能に球面の一部で形成された可動面とを有する軸受け部を備え、前記軸受け面を形成している球面の中心が前記第１の加圧手段の加圧面上にあり、前記軸受け部は、前記吸着部と前記軸受け部の外部とを繋ぐ流路とを備え、前記流路を介して前記吸着部に圧縮気体を供給することが可能であり、かつ前記流路を介して前記軸受け部内部を真空引きすることが可能であり、
前記圧縮気体の供給により、前記可動面と前記軸受け面との間に隙間を形成させることができ、前記真空引きにより前記可動面を前記軸受け面に吸着させることができる加圧装置を用いた加圧方法であって、
前記吸着部に圧縮気体を供給し、前記軸受け面と前記可動面との間に隙間を形成し、前記第１の加圧手段の加圧面と第２の加圧手段の加圧面とを一定の加圧力を加えて当接させ、これら２面の加圧面同士を倣わせた後、前記圧縮気体の供給を停止し、前記軸受け部内部を真空引きすることにより平行状態を保持することを特徴とする。
【００５４】
前記のような加圧方法によれば、第１の加圧手段の加圧面上に軸受け面を形成している球面の中心があるので、第１の加圧手段と第２の加圧手段との平行調整の際に、この中心の位置が移動することなく、第１の加圧手段の加圧面が第２の加圧手段の加圧面に倣うことになり、加圧面同士の面ずれによる摩擦が生じないので、高精度な平行調整を行うことができる。また、平行調整の際には、可動面と軸受け面との間に隙間を形成できるので、平行調整が行い易くなり、平行調整後は、可動面を軸受け面に吸着できるので、平行状態を保持した状態で加圧対象物を加圧できる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００５６】
(実施の形態1)
図１は、本発明の実施形態１に係る加圧装置の側面図を示しており、本実施形態に係る加圧装置は、バンプボンディング装置である。装置本体１２において、加圧手段である上プレート１３は、可動ブロック１４に固定されている。可動ブロック１４に対向するように固定ブロック１５が配置されており、可動ブロック１４と固定ブロック１５との間に挟み込まれるように、複数のアクチュエータ１６が配置されている。アクチュエータ１６は伸縮可動が可能であり、例えば圧電素子が用いられる。このようなアクチュエータ１６の伸縮可動は、制御部６９によって制御される。また、制御部６９は、駆動部７０の制御も行なう。駆動部７０は、モータ等の駆動源を有しており、装置本体１２を下降させることができ、下降した装置本体１２を元の位置に戻すこともできる。また、詳細は後に説明するが、制御部６９は、平行検出センサ２０の検出結果に基づきアクチュエータ１６の伸縮可動の調整も行なうことができる。
【００５７】
可動ブロック１４と固定ブロック１５との側部は、伸縮プレート１７に結合されている。アクチュエータ１６を伸縮可動させることにより、可動ブロック１４を介して上プレート１３の各部位の高さを変化させることができるので、加圧手段である下プレート１８に対する平行度を調整することができる。平行度の精度を上げるためには、アクチュエータ１６を３個以上とすることが好ましい。
【００５８】
次に、平行調整について図２を用いて説明する。平行調整は、下プレート１８上に加圧対象物であるＩＣ４を載置していない状態で行う。まず、装置本体１２を駆動部７０によって下降させて、上プレート１３を下プレート１８に設定荷重にて接触させる。この状態で、アクチュエータ１６に制御部６９から電圧等を加えアクチュエータ１６を伸縮可動（矢印ａ）させて、上プレート１３と下プレート１８とが平行状態になるように、面合わせを行う。この面合わせが完了すると、この状態を保持したまま、駆動部７０によって装置本体１２を上昇させて、上プレート１３を下プレート１８から引き離す。
【００５９】
図３は、平行調整方法の一例のフローチャートを示している。この方法では、まず複数のアクチュエータ１６を伸縮させるデータを与えこれを実行し、平行状態の確認を行う。この確認は、プレートの干渉縞の測定や、感圧紙によって行なう。平行状態が確保されていなければ再度データを入力して調整を行い、平行状態が得られるまでこれを繰り返す。このような方法によれば、データの入力だけで平行調整を行なうことができ、作業者が直接上下プレートを調整することは不要になる。
【００６０】
図４は、平行調整方法の別の一例のフローチャートを示している。この方法では、あらかじめ平行調整時に計測して設定した各アクチュエータ１６の伸縮可動データすなわち駆動条件のデータをデータベースとした保管しておき、この保管データを取リ出し、又は選択してデータを転送させ、この転送データを用いて平行調整を行う方法である。所定の平行度が得られない場合は、改めてデータ入力を行ない、再び平行調整を行なう。また、改めてデータを入力することなく、元のデータを用いて、平行調整を繰り返してもよい。
【００６１】
また、図５は加圧装置の側面図を示しており、平行調整方法の別の一例を示す図である。図６は、図５に示した加圧装置の平行調整方法の一例のフローチャートを示している。図５に示したように、下プレート１８の下面のうち、各アクチュエータ１６に対向する位置には、それぞれ圧力検出器である荷重センサ１９が配置されている。まず加圧対象物であるＩＣを下プレート１８上に載置しない状態で、装置本体１２を駆動部７０によって下降させ、上プレート１３と下プレート１８とを接触させる。
【００６２】
この状態で、図６に示したように、あらかじめ設定した圧力値（以下、「荷重データ」という。）を制御部６９に入力する。荷重データは制御部６９によってアクチュエータ１６を駆動させるデータに換算され、アクチュエータ１６は伸縮動作を行う。この伸縮動作は、荷重センサ１９が検出し制御部６９に入力された荷重データに相当する荷重と、前記のあらかじめ設定した荷重データに相当する荷重とが一致するまで行われる。
【００６３】
すなわち、荷重センサ１９が検出した荷重データと、あらかじめ設定した荷重データとを制御部６９が比較し、荷重センサ１９が検出した荷重データが、あらかじめ設定した荷重データに相当する荷重のデータであると制御部６９が判断さすると、平行調整は終了する。また、各荷重センサ１９が検出した圧力値が、均等になった制御部６９が判断したときに、平行調整を終了させてもよい。
【００６４】
図７は、図５に示した加圧装置の平行調整方法の別の一例のフローチャートを示している。図５に示した方法では、あらかじめ上下プレート１３、１８を平行に保持した状態で計測して設定した荷重データをデータベースとした保管しておき、この保管データを取リ出し、又は選択してデータを転送させ、この転送データを用いて平行調整を行う方法であり、これ以外の基本的な動作は、図６に示したフローチャートを実行する場合と同様である。
【００６５】
以上のような平行調整を経て、図１に示したように、ＩＣ４を下プレート１８上に載置して加圧作業が行われることになる。このような加圧工程においては、下プレート１３、１８間の平行調整は完了しているので、ＩＣ４上のスタッドハンプ７の高さを精度よくそろえることができる。しかしながら、生産中に異常が発生し平行状態を維持できなくなる場合もあり、この場合は平行状態を検出している平行検出センサ２０（図１、２、５）によって異常が知らされる。平行状態の検出には、例えば干渉縞測定器を用い、プレートの干渉縞の状態によって平行状態を判断する。
【００６６】
異常の検知は、具体的には、制御部６９に異常を示す信号が入力され、ランプの点滅、音等の発生を制御部６９が制御することにより、装置の外観から作業者が異常を知ることができるようにしてもよい。また、ネットワークによって生産管理システムに異常信号を発してもよく、異常を知らせるだけでなく、生産を停止するようにしてもよい。また、加圧の設定値を無負荷にする設定、温度を加えないようにする設定等を選択できるもできるようにしてもよい。また、平行状態に自動調整する設定としてもよい。この場合は、図４、７で説明したような、保管データを再度用いればよい。
【００６７】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施形態２に係る加圧装置の断面図を示している。本実施形態は、球面軸受け構造を有する加圧装置であり、球面軸受け２１にツール２２が取付けられたものである。球面軸受け２１は、軸受け本体２３と可動部２４とに大別される。可動部２４の上面は凸状の球面形状に形成されている。可動部２４の上には吸着部２５が配置されており、吸着部２５の下面は可動部２４の凸状の球面形状に対応した凹状の球面形状が形成されている。また、可動部２４はマグネット２６により吸引されて吸着部２５の下面に保持されている。このことにより、可動部２４は吸着部２５下面の球面形状に沿って摺動可能である。
【００６８】
吸着部２５は、多孔質体で形成されており、空気の流通が可能である。多孔質体としては、例えばグラファイトを用いることができる。このため、吸着部２５に圧縮空気を送ることにより、可動部２４と吸着部２５との間に隙間を形成することができ、吸着部２５を介して真空引きを行うことにより、可動部２４を吸着部２５に吸着させることができる。
【００６９】
このような、圧縮空気の供給は、空気源３４からの圧縮空気を、加圧ポート２７、及び圧縮空気通路２９を介して空間３１に供給することにより行うことができる。また、真空引きは、空間３１の空気を、真空引き通路３０及び真空ポート２８を介して真空ポンプ４０を用いて吸引することにより行うことができる。
【００７０】
なお、圧縮空気通路２９及び真空引き通路３０は、図示では重複しているが、実際はこれらの一方は、紙面の奥側に別個に形成されている。加圧ポート２７及び真空ポート２８についても同様である。可動部２４には、ツール２２が取り付けられており、可動部２４の可動に伴って、ツール２２も可動することになる。
【００７１】
空気源３４、及び真空ポンプ４０の動作の制御は、制御部７３によって行なうことができる。また、制御部７３は、駆動部７２の制御も行なう。駆動部７２は、モータ等の駆動源を有しており、ツール２２が取付けられている軸受け本体２３を下プレート３３側に下降させることができ、下降した軸受け本体２３を元の位置に戻すこともできる。また、詳細は後に説明するが、制御部７３は、ヒータ４５の温度制御も行なうことができ、図１０に示したバルブ３７、３９、及び４４の切替え制御も行なうことができる。
【００７２】
以下、図８〜１０を用いて前記のような球面軸受け構造を有する加圧装置の平行調整について説明する。図９は、本実施形態に係る装置の平行調整のフローチャートを示している。図１０は、平行調整におけるバルブの設定を示した図である。平行調整は、加圧対象物がない状態で行い、まず加圧手段であるヘッド３２を加圧手段である下プレート３３と当接させるためにヘッド３２を駆動部７２によって下降させる。この下降状態では、バルブの設定は図１０（Ａ）のようになっている。本図に示したバルブ設定では、空気源３４からの流路３５と流路３６とがバルブ３７で接続され、流路３６と流路３８とがバルブ３９で接続されている。一方、真空ポンプ４０に接続されている流路４１は、流路３８、４２のいずれとも接続されていない。
【００７３】
このため、加圧ポート２７へはエア源３４からの圧縮空気が供給され、真空ポート２８からの真空引きは行われないことになる。加圧ポート２７へ圧縮空気が供給されると、図８に示したように、圧縮空気は、圧縮空気通路２９、空間３１、及び多孔質の吸着部２５を経て、可動部２４上面に吹き付けられるので、可動部２４は下降し、吸着部２５下面と可動部２４上面との間には隙間ができることになる。
【００７４】
このような隙間のある状態で、駆動部７２によるヘッド３２の下降を続行し、隙間のつぶれない程度のあらかじめ設定されている一定荷重を印加してヘッド３２を下プレート３３に当接させる。ここで、図８において線４３は、可動部２４の球面を通り、ヘッド３２の先端面に位置する点Ｃを中心とし、この球面の曲率半径Ｒを半径とする円である。すなわち、可動部２４上部の球面の曲率半径の中心Ｃは、ヘッド３２の先端面に位置している。
【００７５】
このため、ヘッド３２が下プレート３３に当接した場合、ヘッド３２は下プレート３３に倣うように可動することになるが、この可動は点Ｃを中心としたツール２２の中心軸の回転に伴う可動になる（２点鎖線部２２ａ）。したがって、中心点Ｃの位置が移動することなく、ヘッド３２は下プレート３３に倣うことになる。すなわち、ヘッド３２の加圧面と下プレート３３の加圧面との面ずれによる摩擦が生じないので、高精度な平行調整を行うことができる。
【００７６】
次に、バルブ３９、４４の設定を切り替えて、図１０（Ｂ）に示したように、バルブ３９による流路３５と流路３６との接続を解除し、バルブ３９による流路３６と流路３８との接続を解除する。このことにより、流路３５に供給された圧縮空気は排気されるので、吸着部２５下面と可動部２４上面との間の隙間はなくなり、吸着部２５下面と可動部２４上面の球面同士が密着することになる。
【００７７】
この状態で、図１０（Ｂ）に示したように、バルブ３９、４４の設定を、流路３８、流路４２と、真空ポンプ４０に接続された流路４１とを接続する設定とすれば、真空ポート２８、加圧ポート２７からは真空引きが行われることになり、図８に示した空間３１の空気は、圧縮空気通路２９、真空引き通路３０を経て真空引きされることになる。このため、可動部２４上面は吸着部２５下面に密着した状態が保持され、ヘッド３２も平行調整完了時の状態が保持されることになる。この状態で、駆動部７２によってヘッド３２を上昇させれば、平行調整工程が完了する。
【００７８】
以上のような平行調整を経て、加圧対象物を下プレート３３上に載置して加圧作業が行われることになる。このような加圧工程においては、ヘッド３２と下プレート３３との間の平行調整は完了しているので、加圧対象物を精度よく加圧できる。
【００７９】
本実施形態においても、平行検出センサを用いて加圧工程における異常を知らせるようにしてもよく、上下プレートの組み合わせを複数組としたものでもよい。
【００８０】
（実施の形態３）
図８に示した加圧装置では、ツール２２にはヒータ４５が取り付けられており、加圧中に加圧対象物を加熱することが可能である。ヒータ４５の温度制御は、制御部７３によって行なうことができる。このようなヒータ加熱により、加圧対象物を加熱できるが、ヒータ加熱により軸受け部分も加熱されることになる。軸受け部分の吸着部２５に例えばグラファイトを用いた場合、グラファイトの耐熱温度は８０〜１００℃であるので、吸着部２５の温度上昇はこのような耐熱温度に達しないように抑える必要がある。
【００８１】
図８に示した加圧装置では、ヒータ４５の取付部と吸着部２５との間に放熱フィン４６が取り付けられている。すなわち、ヒータ４５の取付部と吸着部２５との間においては放熱フィン４６により放熱面積が大きくなっているので、吸着部２５への熱移動を低減させることができ、吸着部２５の温度上昇を抑えることができる。
【００８２】
このような、放熱フィンは図１に示したようなアクチュエータを用いた加圧装置にも用いることができる。図１１は、図１に示した加圧装置に放熱フィンを取り付けた場合の側面図を示している。ツールの先端の上プレート４７内にはヒータ４８が取り付けられており、ヒータ取付け部と加圧装置本体との間には放熱フィン４９が取り付けられている。このことにより、アクチュエータ１６への熱移動を低減させることができる。また、ヒータ４８の温度制御は、制御部６９によって行なうことができる。
【００８３】
前記各実施形態に係る装置において、加工中における加工対象物に印加する荷重は時間が経過しても一定荷重となるようにしてもよいが、経過時間に応じて荷重を変化させてもよい。
【００８４】
例えば、バンプを有するＩＣチップを、樹脂材料を介して基板に熱圧着させる場合は、図１２に示したように、仮加圧の段階では低荷重とし、本加圧に移行後に高荷重とする。すなわち、荷重の印加により、バンプを樹脂材料に差し込み、基板の電極と接合させることになるが、加圧開始当初は、樹脂材料は、固形状態であるので、強く圧入すると樹脂材料の反力により、ＩＣがずれる可能性がある。このため、仮加圧の段階では低荷重で押圧を行ない、加熱により樹脂材料が粘性体となると、本加圧に移行し高荷重で押圧を行う。このことにより、樹脂材料の物性及び流動性を確保しながら、ＩＣと基板とのずれのない接合を行なうことができる。
【００８５】
また、前記実施形態に係る装置において、加工中における加工対象物を加熱する温度は時間が経過しても一定温度となるようにしてもよいが、経過時間に応じて温度を変化させてもよい。また、一定温度になるまでの時間の設定を変えてもよい。例えば、図１３に示した例では、線７４、７５、及び７６の３本のグラフが示されているが、各線は一定温度Ｔに達する時間が異なる。加圧対象物に応じて、このような立ち上がり時間の設定を決定すればよく、例えば、バンプを有するＩＣチップを、を介して基板に熱圧着させる場合を、温度Ｔを樹脂材料が固体状から粘性状に変化する温度とすれば、線７６のように、立ち上がり時間の遅い設定とすることが好ましい。このようにすれば、バンプを徐々に基板に熱圧着できるので、バンプの位置ずれを防止でき、バンプと樹脂材料との接着性も良くなる。また、このようなＩＣチップの熱圧着の例では、各線の下降部分は、樹脂材料の硬化工程の一部に相当する。
【００８６】
また、経過時間と荷重との関係と、経過時間と温度との関係との組み合わせは、経過時間に対して、荷重及び温度の双方を一定としてもしてもよく、いずれか一方を経過時間に対して変化させてもよく、双方を経過時間に対して変化させてもよい。
【００８７】
なお、実施形態３では、加圧装置の軸受け部やアクチュエータへの熱移動を抑えるため、冷却フィンを用いた空冷方式の例で説明したが、これに限らず水冷方式、ペルチェ効果を用いたものでもよく、冷却ファン等を用いた強制空冷方式等を用いたものでもよい。
【００８８】
(実施の形態４)
図１４は、本発明の貼リ付け装置一実施形態を示す側面図である。本図に示した貼リ付け装置は、図８に示した球面軸受け構造を有する加圧装置と同様の構成を有している。すなわち、軸受け本体５０に可動部５３を介して先端にヘッド５５を有するツール５４が取り付けられており、加圧ポート５１、真空ポート５２を介して軸受け本体５１への圧縮空気の供給、又は軸受け本体５１の真空引きが可能である。
【００８９】
空気源７９、及び真空ポンプ８０の動作の制御は、制御部７８によって行なうことができる。また、制御部７８は、駆動部７７の制御も行なう。駆動部７８は、モータ等の駆動源を有しており、ツール５４が取付けられている軸受け本体５０を下プレート５８側に下降させることができ、下降した軸受け本体５０を元の位置に戻すこともできる。また、制御部７８は、ヒータ５６の温度制御も行なうことができる。
【００９０】
本装置においても、貼リ付け作業前に下プレート５８上に貼リ付け対象物を載置しない状態において平行調整を行う。平行調整については、図８を用いてすでに説明した通りであるので説明は省略する。
【００９１】
平行調整完了後は、貼リ付け工程に入ることになる。貼リ付け工程においては、ヘッド５５を下降させて、べースフィルム６０、及び貼り付け樹脂５９とで構成されたテープ６１と、下プレート５８上に載置した基板６２とを上下プレート５５、５８間に挟みこむ。
【００９２】
この状態で荷重、温度等を加えながら一定時間経過後上プレート５５を上側に移動させれば、貼り付け樹脂５９はカット部６３があるので、一定量の貼リ付け樹脂５９ａが基板６２上に転写していることになる。この後、べースフィルム６０を剥がせば、貼リ付けが完了する。
【００９３】
貼り付け樹脂５９としては、例えば導電性粒子をエポキシ系の接着剤に混入させたフィルム状の状態のもの、又は単にエポキシ系の接着剤をフィルム状にしたものを用いることができる。
【００９４】
本実施形態においても、加熱ヒータ５６を備えているので、加圧中に加圧対象物を加熱することが可能である。また、冷却フィン５７を備えているので、装置本体５０の軸受け部側への熱移動を抑えることができる。冷却方法は、冷却フィンによる空冷方式に限らず、前記実施形態３で挙げたような別の方法でもよい。
【００９５】
また、本実施形態においても、生産中に異常が発生し平行状態を維持できなくなった場合は、平行状態を検出している平行検出センサ６４によって、異常が知らされる。異常発生時の設定については、前記実施施形態の説明と同様である。
【００９６】
(実施の形態５)
図１５は、本発明の圧着装置の一実施形態を示す側面図である。本図に示した圧着装置は、図１４に示した装置と同様の構成を有しているので、重複部分の説明は省略する。本装置においても、圧着作業前に下プレート５８上に圧着対象物を載置しない状態において平行調整を行う。平行調整については、図８を用いてすでに説明した通りであるので説明は省略する。
【００９７】
平行調整完了後は、圧着工程に入ることになる。圧着工程においては、下プレート５８上には、貼リ付け樹脂６５が貼リ付けられた基板６６が載置されている。基板６６には、ガラス状のものや、フィルム状のものを用いることができる。また、この状態では、貼リ付け樹脂６５上にはバンプ６８が下側となっているＩＣ６７が搭載されている。
【００９８】
この状態で荷重、温度等を加えながら、基板６６、貼リ付け樹脂６５、及びＩＣ６７をヘッド５５と下プレート５８との間に挟み込む。一定時間経過後ヘッド５５を上方に移動させれば、所定の圧着が完了する。
【００９９】
図１６は、別の圧着方法に係る実施形態の側面図である。本図では、装置本体の図示は省略している。図１５に示した実施形態では、基板６６上にはすでにＩＣ６７が搭載されているが、図１６に示した実施形態は、本装置を用いてＩＣ６７の搭載及び加圧を一連の動作として行うものである。
【０１００】
図１６の状態では、上プレート５５には、ＩＣ６７が吸着固定手段等の固定手段で固定されている。この固定の際には、認識装置(図示せず)によってＩＣ６７の所定パターンを認識することにより、ＩＣ６７が基板６６に対して所定位置になるように位置補正されている。この位置補正は、ツール５４の回転、及び駆動部７７を含む装置全体のＸＹロボット（図示せず）等による水平方向の移動により行う。このような位置補正後、上プレート５５を下降させれば、ＩＣ６７を下プレート５８上の基板６６に高精度に位置決めを行うことができる。この状態でさらに加圧を行えば、ＩＣ６７を基板６６に装着することができる。
【０１０１】
本実施形態においても、加熱ヒータ５６を備えているので、加圧中に加圧対象物を加熱することが可能である。また、ツール５４は冷却フィン５７を備えているので、装置本体５０の軸受け部側への熱移動を抑えることができる。冷却方法は、冷却フィンによる空冷方式に限らず、前記実施形態３で挙げたような別の方法でもよい。
【０１０２】
また、本実施形態においても、生産中に異常が発生し平行状態を維持できなくなった場合は、平行状態を検出している平行検出センサ６４によって、異常が知らされる。異常発生時の設定については、前記実施施形態の説明と同様である。
【０１０３】
(実施の形態６)
前記各実施形態では、上プレートと下プレートとの組み合わせが一つの構成の実施形態を示したが、本実施形態は、このような組み合わせを複数組設けたものである。図１７は、実施形態６に係る加圧装置の側面図を示している。本実施形態では、加圧装置を２台有しており、各装置の基本構成は、図１５、１６に示した構成と同様である。また、各制御部７８、７８ａはメインコントローラ８１に接続されている。このため、メインコントローラ８１は各制御部７８、７８ａに信号を発することができ、各制御部７８、７８ａからもメインコントローラ８１に信号を発することができる。
【０１０４】
したがって、本実施形態では、メインコントローラ８１からの命令により、制御部７８、７８ａを介して、駆動部７７、７７ａ、空気源７９、７９ａ、真空ポンプ８０、８０ａをそれぞれ別個に制御できるので、上下プレート５５、５８間の平行調整、及び上下プレート５５ａ、５８ａ間の平行調整を個別に行うことができ、一度に行うこともできる。
【０１０５】
また、平行検出センサ６４、６４ａからの信号は、各制御部７７、７７ａを介してメインコントローラ８１に入力されるので、平行検出センサ６４、６４ａによって異常が検知された場合、メインコントローラ８１は、装置全体の稼動を停止する信号を発してもよく、異常があった側の装置の稼動を停止する信号を発してもよい。また、図４、７で説明したような保管データを用いて、異常があった側の装置の平行状態を自動調整するようにしてもよい。また、このような複数の設定のうち、いずれを選択するかを、メインコントローラ８１によって行なうことができる。
【０１０６】
また、加熱ヒータ５６、５６ａは、各制御部７７、７７ａを介してメインコントローラ８１に接続されているので、メインコントローラ８１からの信号により、加熱ヒータ５６、５６ａを個別に温度制御できる。
【０１０７】
本実施形態によれば、一度に加圧できる加圧対象物の数を増やすことがで、また一度に複数種類の加圧対象物の加圧できるので、生産性が向上する。また、複数の装置の制御をメインコントローラ８１によって一括して行なうことができる。
【０１０８】
なお、図１７に示した実施形態では、上下プレート５５、５８の組み合わせ、上下プレート５５ａ、５８ａの組み合わせは、別個に形成されているが、下プレート５８と５８ａとを一体にしたものでもよい。また、上下プレートの組み合わせが２個の場合で説明したが、３個以上のものであってもよい。
【０１０９】
(実施の形態７)
図１８は、本発明の圧着装置の別の実施形態を示す側面図である。本図に示した圧着装置は、図１４に示した装置と同様の構成を有しているので、重複部分の説明は省略する。本装置においても、圧着作業前に下プレート５８ａ上に圧着対象物を載置しない状態において平行調整を行う。平行調整については、図７を用いてすでに説明した通りであるので説明は省略する
本実施形態は、圧着の基本動作は、図１４に示した装置と同様である。一つの装置で複数の対象物の圧着を行える点が、図１４に示した実施形態と異なる。すなわち、図１８に示したように、下プレート５８ｂ上には、基板６６ａ、貼り付け樹脂６５ａの順に載置されており、さらにその上に複数のＩＣ６７が載置されている。この状態で、上プレート５５ｂを下降させて所定荷重で加圧すれば、複数のＩＣ６７の圧着を同時に行うことができる。なお、図１８では、基板６６ａは１枚の例で示しているが、複数枚に分割されていてもよい。
【０１１０】
また、本実施形態においても、加熱ヒータ５６を備えているので、加圧中に加圧対象物を加熱することが可能である。また、ツール５４ｂは冷却フィン５７を備えているので、装置本体５０の駆動部側への熱移動を抑えることができる。冷却方法は、冷却フィンによる空冷方式に限らず、前記実施形態３で挙げたような別の方法でもよい。
【０１１１】
また、本実施形態においても、生産中に異常が発生し平行状態を維持できなくなった場合は、平行状態を検出している平行検出センサ６４によって、異常が知らされる。異常発生時の設定については、前記実施施形態の説明と同様である。
【０１１２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、装置に調整手段を有することにより、平行状態の調整において、作業者による調整ばらつきの影響を抑制でき、加圧工程においては加圧対象物を高精度に加圧できる。
【０１１３】
また、球面軸受け構造を有することにより、平行状態の調整において、加圧面同士の面ずれによる摩擦が生じないので、高精度な調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る加圧装置の側面図
【図２】本発明の一実施形態に係る平行調整を示す図
【図３】本発明の実施形態１に係る平行調整方法の１番目の例のフローチャート
【図４】本発明の実施形態１に係る平行調整方法の２番目の例のフローチャート
【図５】本発明の実施形態１に係る加圧装置の別の例の側面図
【図６】本発明の実施形態１に係る平行調整方法の３番目の例のフローチャート
【図７】本発明の実施形態１に係る平行調整方法の４番目の例のフローチャート
【図８】本発明の実施形態２に係る加圧装置の断面図
【図９】本発明の実施形態２に係る平行調整方法のフローチャート
【図１０】本発明の実施形態２に係る平行調整工程におけるバルブの切り替えを示す図
【図１１】本発明の実施形態３に係る加圧装置の側面図
【図１２】本発明一実施形態に係る加圧工程における時間と荷重との関係を示す図
【図１３】本発明一実施形態に係る加圧工程における時間と温度との関係を示す図
【図１４】本発明の一実施形態に係る貼り付け装置の側面図
【図１５】本発明の一実施形態に係る圧着装置の側面図
【図１６】本発明の一実施形態に係る圧着装置の別の例の側面図
【図１７】本発明の実施形態６に係る加圧装置の側面図
【図１８】本発明の実施形態７に係る圧着装置の側面図
【図１９】従来のバンプボンディングの一例を示す図
【符号の説明】
４,６７ ＩＣ
１３,４７,５５,５５ａ，５５ｂ 上プレート
１６ アクチュエータ
１８,３３,５８,５８ａ,５８ｂ 下プレート
１９ 荷重センサ
２０,６４，６４ａ 平行検出センサ
２１ 球面軸受け
２２，５４，５４ａ，５４ｂ ツール
２４,５３ 可動部
２５ 吸着部
２７,５１ 加圧ポート
２８,５２ 真空ポート
２９ 圧縮空気通路
３０ 真空引き通路
３２ ヘッド
３４，７９ 空気源
４０，８０ 真空ポンプ
４５,４８,５６ ヒータ
４６,４９,５７ 放熱フィン
５９ 貼り付け樹脂
６０ ベースフィルム
６１ テープ
６２,６６，６６ａ 基板
６５,６５ａ 貼り付け樹脂
６９，７３，７８，７８ａ 制御部
７０，７２，７７，７７ａ 駆動部
８１ メインコントローラ
Claims (26)
- 第１の加圧手段と第２の加圧手段との間に加圧対象物を挟み込んだ状態で前記加圧対象物を加圧する加圧装置であって、
球面の一部で形成され、当該球面の中心が前記第１の加圧手段の加圧面上にある軸受け面を有する吸着部と、前記第１の加圧手段に接続され、前記軸受け面上を摺動可能に球面の一部で形成された可動面とを有する軸受け部と、
前記第１の加圧手段の前記中心を中心とした回動により、前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との間の平行状態の調整を行う調整手段と、
前記第１の加圧手段に設けられ、加圧時に前記加圧対象物を加熱することができる加熱手段と、
前記第１の加圧手段に設けられ、前記加熱手段で発生させた熱の前記調整手段又は前記軸受け部への移動を低減させる冷却手段と、
前記吸着部に設けられ、前記可動面を吸引して、当該可動面を前記軸受け面に保持しておくことが可能なマグネットと、
前記軸受け部に設けられ、前記吸着部と前記軸受け部の外部とを繋ぐ流路とを備え、
前記流路を介して前記吸着部に圧縮気体を供給することが可能であり、かつ前記流路を介して前記軸受け部内部を真空引きすることが可能であり、
前記圧縮気体の供給により、前記可動面と前記軸受け面との間に隙間を形成させることができ、前記真空引きにより、前記可動面を前記軸受け面に吸着させることができることを特徴とする加圧装置。 - 前記吸着部は、多孔質材料で形成されている請求項１に記載の加圧装置。
- 前記第１の加圧手段と前記２の加圧手段との間に前記加圧対象物を挟み込まない状態で、前記吸着部に圧縮気体を供給し、前記軸受け面と前記可動面との間に隙間を形成し、前記第１の加圧手段の加圧面と前記第２の加圧手段の加圧面とを一定の加圧力を加えて当接させ、これら２面の加圧面同士を倣わせた後、前記圧縮気体の供給を停止し、前記軸受け部内部を真空引きすることにより平行状態を保持する請求項１又は２に記載の加圧装置。
- 前記加圧対象物の加圧工程において、第１の加圧手段と第２の加圧手段との間の平行状態を検出する検出手段を備えた請求項１から３のいずれかに記載の加圧装置。
- 前記検出手段によって、平行状態の異常が検出されると、装置の稼動が停止する請求項４に記載の加圧装置。
- 前記検出手段によって、平行状態の異常が検出されると、平行状態に自動調整する請求項４に記載の加圧装置。
- 前記検出手段によって、平行状態の異常が検出されると、装置の稼動を停止する選択と、平行状態に自動調整する選択とを選択できる請求項４に記載の加圧装置。
- 前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせを複数組有している請求項１から７のいずれかに記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのそれぞれについて、前記平行状態の調整を行うことができる請求項８に記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせについて、前記平行状態の調整を行う組み合わせを選択できる請求項８に記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせについて、前記平行状態の調整を個別に行う選択と、一度に行う選択とを選択できる請求項８に記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのそれぞれについて、前記第１の加圧手段及び前記第２の加圧手段の少なくとも一方を加熱し、加圧時に加圧対象物を加熱することができる加熱手段を有している請求項８から１１のいずれかに記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのうち、これら各組み合わせの加熱する温度を個別に設定できる請求項１２に記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのそれぞれについて、前記加熱手段で発生させた熱の前記調整手段又は軸受け部への移動を低減させる冷却手段を有している請求項１２又は１３に記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのそれぞれについて、前記加圧対象物の加圧工程において、前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との間の平行状態を検出する検出手段を有している請求項８から１４のいずれかに記載の加圧装置。
- 前記検出手段によって、少なくとの一部の前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせについて、平行状態の異常が検出されると、装置の稼動が停止する請求項１５に記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのうち、一部について平行状態に異常が検出されると、異常部分の稼動を停止する請求項１５に記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのうち、一部について平行状態に異常が検出されると、異常部分を平行状態に自動調整する請求項１５に記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせのうち、一部について平行状態に異常が検出されると、異常部分の稼動を停止する選択と、異常部分を平行状態に自動調整する選択とを選択できる請求項１５に記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせは、それぞれ加圧中の圧力を可変できる請求項１５から１９のいずれかに記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせは、それぞれ加圧中の温度を可変できる請求項１５から２０のいずれかに記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせは、単体の加圧手段と、分割された複数の前記加圧手段との組み合わせである請求項１５から２１のいずれかに記載の加圧装置。
- 前記複数組の前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段との組み合わせは、それぞれ単体の加圧手段同士の組み合わせである請求項１５から２１のいずれかに記載の加圧装置。
- 請求項１から２３のいずれかに記載の加圧装置を用いたバンプボンディング装置であって、前記加圧対象物は電極にパンプが形成された電子部品であり、前記加圧によって前記パンプの高さを揃えるバンプボンディング装置。
- 請求項１から２３のいずれかに記載の加圧装置を用いた貼り付け装置であって、前記加圧対象物は基板と、テープ状に形成された樹脂材料とであり、前記加圧によって前記基板と前記樹脂材料とを貼り合わせる貼り付け装置。
- 請求項１から２３のいずれかに記載の加圧装置を用いた圧着装置であって、前記加圧対象物は基板と、基板上に貼り付けられた樹脂材料と、電子部品とであり、前記加圧によって前記電子部品を前記樹脂材料を介して前記基板に圧着する圧着装置。
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